باتری های لیتیوم یون بسته نرم به دلیل ایمنی بالا، چگالی انرژی بالا و طراحی انعطاف پذیر به طور گسترده در دستگاه های الکترونیکی قابل حمل مورد استفاده قرار گرفته اند. فرآیند تولید عمدتاً شامل مراحل زیر است:
1 آماده سازی مواد
در مرحله اول، لازم است مواد کلیدی برای ساخت باتری ها، از جمله مواد الکترود مثبت (مانند اکسید لیتیوم کبالت، لیتیوم فسفات آهن و سایر ترکیبات لیتیوم)، مواد الکترود منفی (مانند گرافیت یا سایر مواد کربنی)، جداکننده ها (مثلاً) آماده شوند. معمولاً یک لایه نازک از فیلم پلیمری متخلخل) و الکترولیت ها. انتخاب این مواد برای عملکرد و ایمنی باتری ها بسیار مهم است.
2 آماده سازی الکترود
1. همگن سازی:مواد فعال، عوامل رسانا، بایندرها و سایر مواد را به طور یکنواخت پراکنده کنید تا دوغابی یکنواخت و پایدار با ویسکوزیته بدست آورید. پایداری دوغاب یک شاخص مهم برای اطمینان از ثبات باتری در فرآیند تولید باتری است.
2. پوشش:دوغاب الکترود مثبت را روی فویل آلومینیومی و دوغاب الکترود منفی را روی فویل مسی قرار دهید. فرآیند پوشش نیاز به کنترل دقیق ضخامت پوشش و دمای خشک شدن دارد تا از کیفیت و قوام ورق های الکترود اطمینان حاصل شود. تراکم سطح پوشش نیز باید به شدت کنترل شود تا از ظرفیت ناکافی باتری یا هدر رفتن مواد تشکیل دهنده جلوگیری شود.
3. پرس رول:ورق الکترود پوشش داده شده توسط دستگاه رول پرس فشرده می شود تا چگالی و استحکام آن بهبود یابد.
4. بریدن و خشک کردن:ورق الکترود نورد شده را به اندازه دلخواه برش دهید و عملیات خشک کردن را برای حذف حلال ها و رطوبت از ورق الکترود انجام دهید.
3 آماده سازی دیافراگم
جداکننده یک جزء حیاتی در باتری است که به یون های لیتیوم اجازه عبور می دهد و در عین حال از عبور الکترون ها جلوگیری می کند. انتخاب و آماده سازی جداکننده ها تاثیر بسزایی در ایمنی و عملکرد باتری ها دارد. در طول فرآیند آماده سازی، لازم است اطمینان حاصل شود که غشاء دارای استحکام مکانیکی و پایداری شیمیایی کافی است.
4 برش و انباشته الکترود
ورق الکترود مثبت خشک شده، ورق الکترود منفی و جداکننده را روی هم قرار دهید تا ساختار اصلی سلول باتری را تشکیل دهید. در طول فرآیند انباشته شدن، برای اطمینان از یکپارچگی ساختاری و عملکرد باتری، تراز و موقعیت دقیق مورد نیاز است.
5 مونتاژ باتری
1. تشکیل سلول:ابعاد خارجی سلول را با توجه به نیاز مشتری طراحی کنید و قالب های مربوطه را برای تشکیل فیلم آلومینیومی پلاستیکی صادر کنید.
2. آب بندی سمت بالا:سلولهای باتری زخمی را در حفرههای سوراخشده قرار دهید، سپس فیلم بستهبندی را در امتداد موقعیت خط نقطهدار برای مهر و موم بالا (آب بندی گوشهای الکترود) و مهر و موم جانبی تا کنید.
3. تزریق و آب بندی اولیه:پس از آب بندی در قسمت بالایی، سلول های باتری را با اشعه ایکس بررسی کنید تا از موازی بودن آنها اطمینان حاصل کنید. سپس رطوبت را از سلول باتری خارج کنید، الکترولیت را تزریق کنید و آب بندی اولیه را انجام دهید.
6 تبدیل و فعال سازی
1. بگذارید بماند:اجازه دهید الکترولیت تزریق شده به طور کامل به الکترود نفوذ کند.
2. تشکیل:اولین بار فعال شدن یک باتری جدید باعث می شود که الکترولیت روی سطح الکترود واکنش نشان دهد و یک رابط الکترولیت جامد پایدار (SEI) تشکیل دهد. در طول فرآیند شکلگیری، گاز ظاهر میشود، بنابراین برخی از تولیدکنندگان از وسایلی برای شکلدهی و فشار دادن گاز به کیسه گاز استفاده میکنند.
3. شکل دهی فیکسچر:رابط الکترود پس از تبدیل بهتر است و شکل دادن به فیکسچر نیز به اطمینان از شکل و اندازه سلول باتری کمک می کند.
7 بسته بندی و شکل دهی ثانویه
1. مهر و موم دوم:کیسه را جاروبرقی بکشید تا گاز و مقدار کمی الکترولیت خارج شود و سپس آب بندی دوم را انجام دهید. پس از آب بندی، کیسه هوا را بردارید و سلول های باتری اساسا تشکیل می شوند.
2. برش و تا کردن لبه:لبه های اول و دوم را به عرض مناسب ببرید، سپس آنها را تا کنید تا مطمئن شوید که عرض سلول باتری از حد استاندارد بیشتر نشود.
8 تست و مرتب سازی
برای اطمینان از مطابقت با استانداردهای کیفیت، یک سری آزمایش روی سلولهای باتری از جمله ظرفیت، مقاومت داخلی، جریان نشتی و غیره انجام دهید. واحدهای باتری فاقد صلاحیت برای اطمینان از کیفیت و ثبات محصول حذف خواهند شد.
9 بسته بندی و آزمایش نهایی
سلول های باتری واجد شرایط در محصولات نهایی بسته بندی می شوند و تحت آزمایش عملکرد و ایمنی نهایی قرار می گیرند. این فرآیند شامل بازرسی بصری، تست ولتاژ، تست ظرفیت و غیره است تا اطمینان حاصل شود که محصول با نیازهای مشتری مطابقت دارد.
فرآیند تولید باتریهای لیتیوم یون بسته نرم شامل مراحل پیچیده و دقیق متعددی است که هر یک نیاز به کنترل فرآیند دقیق و بازرسی کیفیت دقیق دارند. این تلاش ها عملکرد، ایمنی و قابلیت اطمینان باتری را تضمین می کند.
استانداردهای کیفیت اصلی برای باتری های لیتیوم یون بسته نرم عبارتند از:
1. بسته بندی و برچسب زدن:بسته بندی باتری باید کامل، بدون آسیب، چاپ واضح و دارای برچسب اطلاعات کامل و دقیق محصول مانند برند، مدل، ظرفیت، ولتاژ، تاریخ تولید و ... باشد.
2. یکپارچگی ظاهر:سطح باتری باید عاری از ایراداتی مانند خراش، فرورفتگی، تغییر شکل، لکه، لکه های زنگ زدگی و غیره باشد. گوش باید صاف، بدون خم شدن، شکستگی یا اکسیداسیون باشد. فیلم پلاستیکی آلومینیومی به عنوان یک ماده کلیدی بسته بندی باید عاری از آسیب، چین و چروک یا حباب باشد.
3. ظرفیت:هر چه نسبت ظرفیت واقعی به ظرفیت اسمی بیشتر باشد، عملکرد ظرفیت باتری بهتر است.
4. مقاومت داخلی:مقاومت داخلی یکی از شاخص های مهم برای اندازه گیری عملکرد باتری است. باتریهایی با مقاومت داخلی پایین اتلاف انرژی کمتری در هنگام شارژ و دشارژ دارند و میتوانند انرژی الکتریکی را با کارایی بیشتری تولید و ذخیره کنند.
5. عملکرد شارژ و تخلیه:باتریهای باکیفیت باید بتوانند در مدت زمان معقولی تحت شرایط شارژ مشخص کاملاً شارژ شوند و در طول فرآیند شارژ، گرمای غیرعادی، دود کردن، تورم یا سایر پدیدهها وجود نداشته باشد. افت ولتاژ در هنگام تخلیه نباید خیلی سریع باشد و جریان باید پایدار باشد.
6. عمر چرخه:پس از چند چرخه شارژ و دشارژ، حفظ ظرفیت و کاهش عملکرد باتری باید در سطح معینی حفظ شود. به عنوان مثال، عمر چرخه سلولهای باتری مصرفی و بستههای باتری باید بزرگتر یا مساوی 800 برابر باشد و میزان نگهداری ظرفیت باید بیشتر یا مساوی 80 درصد باشد.
7. ایمنی:باتری باید عملکردهای ایمنی خوبی مانند حفاظت از شارژ بیش از حد، حفاظت از شارژ بیش از حد و حفاظت از اتصال کوتاه داشته باشد. در محیطهای با دمای بالا، باتریها باید بتوانند بدون تغییر شکل، تورم یا سایر پدیدهها، پایداری خود را حفظ کنند.